不插管量脑压

白素佳 转载自 麻省理工科技 | 2012-01-18 10:30 | 收藏 | 投票

  监控那些头部遭受过重击或严重出血的病人的一个最重要的指标就是脑压。由于出血、肿胀或其他因素(它们会挤压破坏脑组织并使器官供血不足),它会显示出脑体积增大。压力增加也还会牵涉其他不那么严重的神经学问题,比如偏头痛和反复性脑震荡。但是目前检测颅内压的方法是高度侵入性的——神经科医师在颅骨上钻一个洞插入一根导管,这有感染的风险。

  麻省理工学院电子学研究实验室(the Research Laboratory of Electronics at MIT)的研究员托马斯· 海尔特(Thomas Heldt)及其合作者希望用一种新的非侵入方法检测颅内压来改变这种情况。虽然这项技术仍处于其研发的早期阶段,但是对来源于昏迷病人的数据的初步研究表明,它和使用导管进行颅内检测同样精确,比其他侵入性较小的方法(在内颅骨和大脑中间的组织层中插入导管)要更为精确。海尔特于本月早些时候在麻省理工学院下一代医疗电子系统工研讨会(the Next-Generation Medical Electronic Systems workshop)上介绍了这项研究。

  “如果我们有办法在脑外部确定脑压,即使是一个探索式检测,比如说脑压是否大于20 mmHg(即毫米水银柱——医生介入的标准量度),也将有莫大的助益,”波士顿马萨诸塞州综合医院(Massachusetts General Hospital, in Boston)超高分辨率容积计算机断层X线扫描实验室(director of the Ultra-High-Resolution Volume CT Lab)主任拉吉夫·古普塔(Rajiv Gupta)说,“以此为基础确定病人治疗的先后次序。”古普塔并没有参与这项研究。

  为了非侵入性地估量脑压,海尔特应用大脑解剖结构知识和脑脊液如何流经器官的知识发明了一个简单的脑压环路模型。然后他开发了一种算法,计算在一个既定水平动脉血压和脑血流量下的颅内压。动脉血流量可以用插入腕关节处的导管测量,或者用一个指套间接测量——类似于臂血压套却能持续不断地读取血压值的仪器。一个叫做经颅多普勒(transcranial Doppler)的非侵入性超声波技术可以检测颅内血流速度,它与血流本身直接相关。

  研究人员利用先前采集的来自45个昏迷病人的数据证实这个方法是有效的。估量值与金标准量值匹配,偏差值约为8 mmHg到9 mmHg。其他测量脑压的方法,比如在颅骨和脑组织之间的空隙插入导管,对同一大脑的读数之间相差10 mmHg。

  海尔特说目标是要达到4 mmHg到5 mmHg之内的精度,这就能让医生分辨出安全脑压——健康人的颅内压范围约为7 mmHg到15 mmHg——和需要介入的脑压了。当脑压上升到20 mmHg至25 mmHg之间时,医生就设法将其降到安全范围——不是采取像是让病人坐直一类的简单方法,就是采取像是取掉一块颅骨释放脑压一类的重度治疗。

  研究人员就要开始跟波士顿贝丝·以色列·迪肯尼斯医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)的合作者们一起利用从特护病房(intensive care unit,ICU)病人实时采集来的数据对这项技术进行新的测试。他们希望较高质量的数据可以提高测量的精度(先前的数据是十多年前用较老式仪器采集的)。他们还希望展示一下采集动脉压的非侵入方法将会跟动脉内检测效果一样好。

  虽然研究人员一开始关注于在特护病房病人中验证这种技术的效果(在这里他们可以将测量跟颅内导管相比较),但是他们说这个工具最大的潜力是检测轻微脑损伤(mild traumatic brain injury)、复发性偏头痛(recurrent migraine)和特定内耳前庭病变(vestibular disorders)。

  轻微脑损伤的累积效应受到运动员和军队的密切关注,因为有关反复损伤具有严重的长期影响的证据越来越多。“就轻微脑损伤而言,我们并不知道颅内压如何了。”海尔特说。目前对小鼠的研究已经表明,暴露于能产生压力波的冲击波中会引发颅内压的上升;冲击波越大脑压上升越大。最终研究人员打算研发小型化的仪器,可以应用于战场或运动场。

  海尔特说补充说,他的团队不是第一个尝试基于动脉血流量和脑血流量来估量颅内压的。但是先前的工作利用数据挖掘方法或机器学习方法来开发算法。这些方法需要一个原有测量值的数据库。如果一个新病人与数据库中的那些完全不同,这种算法就失败了。通过加入简单的大脑生理学知识,他的团队能够开发出一个不需要与病人或其他人有关的任何原有知识的模型。

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